Illinois Science Council

C’est lundi matin et vous êtes sur le point de prendre votre bus pour le travail. Vous êtes un peu pressé parce que, lorsque vous vous habilliez, vous ne pouviez pas trouver deux chaussettes assorties et vous deviez fouiller le linge propre toujours assis dans votre sécheuse pour trouver une paire assortie. En vous approchant de la porte, vous tapotez vos poches par réflexe, en vérifiant tout ce que vous devez apporter avec vous. Les clés ? Vérifier. Portefeuille? Vérifier. Téléphone portable? Votre téléphone n’est pas là. Votre cœur commence à battre et une goutte de sueur commence à se former sous la racine de vos cheveux. « Où l’ai-je mis hier soir?? »Vous n’avez que quelques minutes pour prendre le bus, sinon vous serez en retard pour votre réunion du matin. Vous bruissez dans vos affaires. Ce n’est pas dans votre table de chevet, sur le comptoir de la salle de bain ou sur votre table basse. Un sentiment de désespoir commence à s’infiltrer, mais vous vous souvenez soudainement que vous pouvez localiser votre téléphone à l’aide d’une application sur votre ordinateur.

Vous courez vers votre ordinateur et ouvrez l’application. Le point sur la carte se trouve carrément au-dessus de votre appartement, vous savez donc que votre téléphone est là quelque part. Tu es à mi-chemin. Mais le tracker GPS ne peut pas vous dire où se trouve votre téléphone dans votre appartement. Vous envoyez donc un signal à votre téléphone pour le faire bip.

Vous entendez une faible sonnerie provenant de quelque part dans votre appartement. Levez-vous. Ça sonne à nouveau. Vous tournez la tête vers l’endroit d’où vient le son — votre chambre à coucher. Un autre bip. Vous vous précipitez dans votre chambre et suivez les bips jusqu’à ce que vous trouviez votre téléphone portable assis par terre, sous une pile de vêtements. Victoire !

Votre mémoire vous a manqué ce jour-là, tout comme la plupart de vos systèmes sensoriels qui vous aident à trouver des choses dans votre environnement. Qu’est-ce qui vous a aidé à trouver votre téléphone? La capacité étrange de votre cerveau à localiser la source des sons.

Nous avons déjà discuté brièvement de ce phénomène, mais c’est juste une partie importante de notre vie quotidienne que nous avons dû revoir.

Comment Votre Cerveau A-T-Il Localisé votre Téléphone Portable?

Avoir une oreille des deux côtés de la tête fait plus que simplement équilibrer votre visage; leurs positions les unes par rapport aux autres vous ont aidé à localiser la source de la sonnerie de votre téléphone portable. Puisque vos oreilles sont séparées les unes des autres, les sons atteindront vos oreilles à des moments légèrement différents et à des volumes légèrement différents, ce qui aide votre cerveau à calculer d’où viennent les sons.

Par exemple, si quelqu’un parle dans votre année gauche, cette oreille captera le son de sa voix avant que votre oreille droite ne le fasse, et votre oreille gauche trouvera également le son un peu plus fort que votre oreille droite. Votre cerveau peut détecter ces minuscules différences de temps et de volume et utiliser ces informations pour calculer que le son de la voix de la personne vient de la gauche.

Votre cerveau calcule cette information dans votre tronc cérébral, une zone située juste au-dessus de votre cou. Plus précisément, le calculateur se compose d’un groupe de cellules, un groupe de cellules appelé olive supérieure (car il ressemble à une olive). Cette région contient une carte bidimensionnelle du monde qui rayonne de votre tête, comme si la carte était dessinée sur le bord d’un chapeau.

Lorsqu’un son frappe vos oreilles, les signaux de chacun se déplacent directement vers l’olive supérieure et se rencontrent. Supposons qu’au lieu de sons, ils étaient des voitures pendant une seconde. Si les deux voitures respectent la limite de vitesse et partent en même temps, elles se rencontreront au milieu. Mais si une voiture prend une longueur d’avance, elle passera le point médian avant de voir l’autre voiture. Si vous le vouliez vraiment, vous pourriez mesurer l’endroit entre l’endroit où les voitures étaient censées se rencontrer et l’endroit où elles l’ont fait et calculer combien plus tôt une voiture a commencé à rouler avant l’autre. Votre olive supérieure le fait avec le son.

Si un son vient de votre côté gauche, le signal de votre oreille gauche prendra une longueur d’avance et rencontrera le signal de votre oreille droite plus près du côté droit de votre olive supérieure. Inversement, si le son vient de la droite, les signaux de vos deux oreilles se rencontreront vers le côté gauche de votre olive supérieure. Si un son vient tout droit, les deux signaux se rencontreront au milieu. En fonction de l’endroit où les signaux se rencontrent, ils exciteront un ensemble particulier de neurones dans votre olive supérieure qui indiquent à la partie consciente de votre cerveau l’origine du son. Et voilà, vous avez trouvé votre téléphone !

Les meilleurs localisateurs de sons au monde

Si vous jetez un coup d’œil autour du règne animal, vous constaterez bientôt que les humains ne sont pas les meilleurs en matière de localisation du son. Cette couronne appartient à la chouette effraie.

Les hiboux sont nocturnes, ils chassent donc la nuit, généralement dans l’obscurité totale. En conséquence, contrairement à la plupart des animaux, ils ne peuvent pas compter sur leurs yeux pour trouver une proie. De plus, ils n’utilisent pas non plus la chaleur ou l’odorat pour détecter leurs proies – ils dépendent entièrement de leur ouïe. Avec des proies vivantes qui volent et sautent partout, les capacités de localisation du son des effraies doivent être au rendez-vous, sinon elles manqueront leur dîner (littéralement).

Les chouettes effraies sont plus aptes à localiser les sons que les humains pour plusieurs raisons. Tout d’abord, leurs oreilles sont asymétriques. Alors que nos oreilles sont au même endroit de chaque côté de notre tête, l’oreille gauche d’une chouette effraie est légèrement plus haute que son oreille droite et pointe vers le bas, tandis que l’oreille droite pointe vers le haut. Cela facilite la localisation des sons non seulement dans une direction horizontale (appelée azimut) comme le fait notre olive supérieure, mais également dans une direction verticale (appelée élévation).

Comment les humains détectent l’altitude

Ce n’est pas parce que nous, les humains, sommes aussi compétents pour détecter les différences d’altitude que les effraies des clochers, que nous pouvons toujours le faire. Nous utilisons simplement une méthode différente. Après tout, c’est pourquoi vous avez pu dire que votre téléphone était par terre et non par terre dans la pièce au-dessus de vous.

Nous, les humains, détectons l’élévation à l’aide de nos oreilles extérieures – la partie que vous pouvez voir, appelée pinna. Lorsque les sons aigus atteignent votre oreille externe, ils rebondissent autour des courbes de vos pennes pendant un certain temps, comme un ballon de basket qui rebondit sur une jante, et finissent par atteindre votre oreille moyenne (le « filet », où se trouve votre tympan). Cela en soi ne donne pas à votre cerveau suffisamment d’informations pour calculer l’élévation d’un son, cependant.

C’est parce que le monde réel est un peu plus compliqué qu’un seul tireur avec un ballon de basket. Il y a plus de joueurs sur le terrain. Si plusieurs personnes tirent un ballon de basket sur un filet en même temps, elles vont toutes rebondir sur la jante de différentes manières et pourraient se heurter ou interférer les unes avec les autres, et si elles parviennent au filet, elles l’atteindront à des moments différents. Comme les ballons de basket, les ondes sonores rebondissent partout et interfèrent les unes avec les autres. Dans ce cas, certaines ondes sonores à hauteur élevée interfèrent avec celles à hauteur inférieure, entraînant une baisse de volume des ondes à hauteur élevée.

Les sons qui approchent de vos oreilles frapperont vos oreilles sous différents angles en fonction de leur élévation, ce qui affectera la quantité d’interférences. Et cela, à son tour, affectera le volume de vos sens de tympan. Votre cerveau capte ces changements de volume et travaille en arrière pour déterminer l’élévation de ces sons.

Nous approchons du bord de la connaissance à ce sujet, et personne ne sait encore exactement comment ce processus fonctionne. En effet, c’est compliqué, mais cela montre à quel point notre cerveau est incroyablement puissant. Comme notre cerveau est en bonne santé, nous n’avons pas à penser à localiser les sons – cela arrive!

Le défi de la localisation du son

Comparé au fait de dépendre de notre sens de l’ouïe pour localiser des objets, il semble facile de le faire en utilisant nos sens de la vision et du toucher. Mais ne prenez pas votre sens de l’ouïe pour acquis. La prochaine fois que vous entendrez quelqu’un dire « ATTENTION!! »et vous vous tournez instinctivement vers eux, les voyez pointer une balle de baseball qui s’approche de votre tête, et vous vous écartez du chemin, ne remerciez pas vos réflexes – remerciez votre cerveau, qui vous a aidé à trouver la source de cette voix qui vous a finalement aidé à éviter un clonk à la tête.